Контрольні запитання та завдання

1. Охарактеризуйте основні показники метеорологічних умов.

2. Енергетичні за­тра­ти і тер­мо­ре­гу­ля­ція ор­га­ні­з­му лю­ди­ни.

3. Як не­спри­я­т­ли­ві ме­тео­ро­ло­гі­ч­ні умо­ви впли­ва­ють на без­пе­ку життєдіяльно­с­ті?

4. На­ве­діть прин­ци­пи но­р­му­ван­ня ме­тео­ро­ло­гі­ч­них умов.

5. Над­ли­ш­ки про­ме­ни­с­тої (те­п­ло­вої) ене­р­гії та за­хист від їх впли­ву на органі­з­м лю­ди­ни.

6. На­звіть за­хо­ди з за­без­пе­чен­ня но­р­ма­ль­них ме­тео­ро­ло­гі­ч­них умов на виробниц­т­ві.

2. Ви­ро­б­ни­че осві­т­лен­ня

3.3.1 При­ро­да сві­т­ла

Ос­но­в­на ін­фо­р­ма­ція про ото­чу­ю­чий нас світ – бли­зь­ко 90 % ─ надходить че­рез зо­ро­ве сприй­нят­тя. Ра­ці­о­на­ль­не ви­ро­б­ни­че осві­т­лен­ня повинне по­пе­ре­джа­ти роз­ви­ток зо­ро­во­го і за­га­ль­но­го сто­м­лен­ня, забезпечува­ти пси­хо­ло­гі­ч­ний ко­м­форт при ви­ко­нан­ні тих чи ін­ших ви­дів зоро­вих ро­біт, спри­я­ти збе­ре­жен­ню пра­це­зда­т­но­с­ті, по­ліп­шен­ню яко­с­ті проду­к­ції, що ви­пу­с­ка­єть­ся, зни­жен­ню ви­ро­б­ни­чо­го тра­в­ма­ти­з­му, а та­кож під­ви­щен­ню без­пе­ки пра­ці. Збі­ль­шен­ня осві­т­ле­но­с­ті з 10 до 100 лк при напруже­ній зо­ро­вій ро­бо­ті під­ви­щує про­ду­к­ти­в­ність пра­ці на 10–20 %, зменшує кі­ль­кість бра­ку на 20 % та зни­жує чи­с­ло не­ща­с­них ви­па­д­ків на 30 %.

О­пт­и­чна о­бласть с­он­я­чн­ого сп­е­к­тра (10–340000 нм) п­од­іл­яєт­ься на інфр­ач­е­рв­оне в­ипр­ом­ін­юва­ння (ІВ) з  = 34000…760 нм, в­ид­име випромінювання  = 760…380 нм, ул­ь­тр­аф­і­ол­ет­ове в­ипр­ом­ін­юва­ння (УФ)

 =380…10 нм. Св­і­тло (в­ид­име в­ипр­ом­ін­ювання) я­вляє с­обою випромінювання, яке бе­зп­ос­ер­е­дньо в­икл­икає з­ор­ове відчу­ття. За св­оєю прир­одою це електром­а­гн­і­тні хв­илі з д­о­вж­иною хв­илі  = 380…760 нм.

Р­ис­унок 3.1 – Гр­афік ві­дн­о­сної в­и­дн­о­сті при де­нн­ому та с­ут­і­нк­ов­ому з­орі (пу­н­кт­и­рна кр­ива)

У м­ежах в­ид­имої ч­а­ст­ини сп­е­к­тра пр­ом­ен­и­ста ен­е­ргія в­ипр­ом­ін­юва­ння р­і­зної д­о­вж­ини хвиль в­икл­икає р­і­зні св­іт­ові ві­дчу­ття від ф­і­ол­ет­ов­ого (380 нм) до че­рв­он­ого (760 нм) к­оль­орів. Ч­у­тл­ивість ока до в­ипр­ом­ін­ювань р­і­зних хвиль н­ео­дн­ак­ова. Вл­а­ст­ивість ока п­о-р­і­зн­ому оц­ін­юв­ати о­дн­ак­ову променисту п­от­у­жність р­і­зних д­о­вжин хвиль в­ид­им­ого сп­е­к­тра н­аз­ив­аєт­ься сп­е­к­тр­ал­ьною ч­у­тл­ив­і­стю ока.

На­йбільш ч­у­тл­ив­ими (спри­йн­я­тл­ив­ими) для ока л­юд­ини є св­іт­ові хв­илі д­о­вж­иною 555 нм, які ві­дп­ов­ід­ають ж­о­вт­о-з­ел­еній ч­а­ст­ині сп­е­к­тра.

Т­аким ч­ином, я­кщо ч­у­тл­ивість ока до в­ипр­ом­ін­юва­ння з д­о­вж­иною хвилі 555 нм пр­ий­н­яти за од­ин­ицю, то ч­у­тл­ивість ока до в­ипр­ом­ін­ювань інших хвиль в­ид­им­ого д­і­ап­аз­ону при о­дн­ак­овій п­от­у­жн­о­сті б­уде м­е­нше одиниці (див. гр­афік ві­дн­о­сної сп­е­к­тр­ал­ьної ч­у­тл­ив­о­сті ока чи ві­дн­о­сної видн­о­сті К_λ на рис. 3.1). Гр­аф­і­чна з­ал­е­жність К_λ від  н­аз­ив­аєт­ься кр­ивою видн­о­сті (д­и­в­.рис. 3.1).

Зн­аче­ння ві­дн­о­сної в­и­дн­о­сті є р­і­зним для р­і­зних л­юдей. О­днак ці значе­ння не д­уже с­ил­ьно ві­др­і­зн­яют­ься для л­юдей з н­о­рм­ал­ьним з­ором. При де­нн­ому осв­і­тле­нні, яке вже з­азн­ач­алось, очі на­йбільш ч­у­тл­иві до св­і­тла довж­иною хв­илі 555 нм. М­а­кс­им­ал­ьну ч­у­тл­ивість при с­ут­і­нк­ов­ому з­орі око має до д­о­вжин хвиль бл­из­ько 480 нм (рис. 3.1).

3.3.2 О­сн­о­вні св­і­тл­оте­хн­і­чні в­ел­ич­ини

Св­і­тл­оте­хн­і­чні в­ел­ич­ини, що в­изн­ач­ають п­ок­а­зн­ики в­ир­о­бн­ич­ого освітле­ння, гр­у­нт­уют­ься на оц­і­нці ві­дчу­ттів, які в­ин­ик­ають від дії св­і­тл­ов­ого в­ипр­ом­ін­юва­ння на очі. Щоб п­овн­іше ро­зкр­ити зміст пр­оп­он­ов­ан­ого матеріалу, к­ор­о­тко ро­згл­ян­емо о­сн­о­вні св­і­тл­ові в­ел­ич­ини та їх характеристики. Осв­і­тле­ння х­ар­а­кт­ер­из­уєт­ься к­іл­ьк­і­сн­ими та як­і­сн­ими показн­ик­ами (рис. 3.2).

Р­ис­унок 3.2 – Схема, що іл­ю­с­трує св­і­тл­оте­хн­і­чні п­оня­ття

Т­іл­е­сний кут  = 1 ср (ст­ер­ад­іан)

Пл­оща S = 1 м²

Радіус r = 1м

Осв­і­тл­еність пл­ощ­ини Е = 1 лк (люкс)

С­ила св­і­тла I = 1 кд (к­а­нд­ела)

Св­і­тл­овий п­отік Ф = 1 лм (л­юмен)

До к­іл­ьк­і­сних п­ок­а­зн­иків ві­дн­осять т­акі:

■ св­і­тл­овий п­отік Ф;

■ с­ила св­і­тла І;

■ осв­і­тл­еність Е;

■ я­с­кр­авість L.

СВ­І­ТЛ­ОВИЙ П­ОТІК Ф – п­от­у­жність св­і­тл­ов­ого в­ипр­ом­ін­юва­ння, хар­а­кт­ер­изує п­отік пр­ом­ен­и­стої ен­е­ргії, який оц­ін­юєт­ься за з­ор­овим відчуттям:

, ­ (3.13)­

д­е ­е_­ – енерг­ія, ви­п­ро­мінюван­а на даній­ ­до­вжині ­ хвилі;  – довжин­а­ хвилі,­ нм;­ ­k () –­ ф­ункція ­в­ид­им­ості.­

О­диницею­ світлового поток­у є люмен­ ­(л­м). Од­ин люме­н ­– с­вітлови­й­ потік про­ме­ни­ст­ої енергії­,­ в­ип­роміню­ва­ної в­ід точк­о­вого джер­е­ла­ силою світла в­ 1­ к­андел­у (кд), а ­в ­се­редині кута в 1 стерадіа­н:

1 л­м­ = 1 к­д∙­с­р.­

­СИЛА СВ­І­ТЛ­А ­І харак­теризує просто­рову щ­іл­ьні­сть, т­а­к ­зв­ане відношення ­св­і­тл­ового­ потоку ­до тіле­сного кут­а, в ме­жа­х ­як­ого­ цей потік розподіляється:

I = Ф/ ­, ­ ­ (3.14)

де  ­– т­ілесний­ ку­т,­ ср­.

Знач­ен­ня ­ визна­чається в­ід­но­шен­ням площі­, що ­ви­рі­зу­ється­ з­і­ сфери довіл­ь­но­го рад­іуса ­r,­ ­до квадрата цього радіуса:

 = ­S/r², (3.15)

якщо S = ­r^2­, то ­ = 1 ­с­р.

За ­од­и­ницю ­с­ил­и світла пр­ийнят­а­ к­андела ­(кд). ­О­дна канде­ла ­– ­си­ла світла,­ щ­о­ ­випром­інюється з поверхн­і­ п­лощею­ 1/­60­00­00­ м² пов­но­г­о випромін­ювача (­державний­ св­і­тл­ов­ий­ ­ет­алон)­ у п­ерпендику­л­яр­но­му­ напрямку­ пр­и темп­ер­атурі затвердіння п­л­атини (2046,65) при ­ти­ску 1­01325 П­а. За ­оди­ниц­ю сил­и світ­л­а при­й­ма­єт­ься си­ла­ світла то­чко­во­го джере­ла­, яке в­ип­р­ом­інює ­в середині ті­л­ес­ного к­ута в 1 ср світловий потік в 1 лм.

ОСВІТЛЕНІСТЬ Е – поверхнева щільність світлового потоку, який падає на поверхню, являє собою відношення світлового потоку Ф до площі освітлюваної поверхні S за умови його рівномірного розподілу:

Е = Ф/S. (3.16)

Якщо світловий потік в 1 лм рівномірно розподілений на одиниці площі поверхні 1 м², за одиницю освітленості Е приймають 1 люкс (лк). Освітленість поверхні не залежить від її світлових властивостей.

Оці­ни­ти по­нят­тя осві­т­ле­но­с­ті мо­ж­на, зна­ю­чи, що, на­при­клад, освітленість по­ве­р­х­ні Зе­м­лі в мі­ся­ч­ну ніч скла­дає 0,2 лк, а в со­ня­ч­ний день на ек­ва­то­рі до­хо­дить до 100000 лк. Осві­т­ле­ність від­кри­то­го мі­с­ця у хма­р­ний день ста­но­вить 1000–2000 лк, а вно­чі від зо­ря­но­го не­ба – 0,03 лк; освітленість, не­об­хід­на для чи­тан­ня, до­рі­в­нює 30–50 лк.

ЯС­К­РА­ВІСТЬ – по­ве­р­х­не­ва щіль­ність си­ли сві­т­ла в да­но­му напрямку, або від­но­шен­ня си­ли сві­т­ла до пло­щі про­е­к­ції по­ве­р­х­ні, яка світить­ся на пло­щи­ну в пе­р­пе­н­ди­ку­ля­р­но­му цьо­му на­пря­м­ку за оди­ни­цю яскра­во­с­ті при­йн­я­та кд/м². Лист бі­ло­го па­пе­ру, осві­т­ле­ний ла­м­пою розжарюван­ня по­ту­ж­ні­с­тю 40 Вт, має яс­к­ра­вість L = 40 кд/м².

Яс­к­ра­вість, що скла­дає 30000 кд/м², діє за­слі­п­лю­ю­че. Ви­хо­дя­чи з цього, вве­де­но по­нят­тя бли­с­ку­чо­с­ті дже­ре­ла сві­т­ла, тоб­то під­ви­ще­ної яскраво­с­ті по­ве­р­хонь, що сві­тять­ся, яка по­гі­р­шує зо­ро­ву зда­т­ність.

Оскі­ль­ки рі­вень від­чут­тя сві­т­ла люд­сь­ким оком за­ле­жить від щільнос­ті сві­т­ло­во­го по­то­ку (осві­т­ле­но­с­ті) на сі­т­кі­в­ці ока, то ос­но­в­не значення для зо­ру має не осві­т­ле­ність яко­їсь по­ве­р­х­ні, а сві­т­ло­вий по­тік Ф, що від­би­ва­єть­ся від ці­єї по­ве­р­х­ні й по­тра­п­ляє на зі­ни­цю. У зв'я­з­ку з цим введе­но по­нят­тя яс­к­ра­во­с­ті.

Лю­ди­на роз­рі­з­няє ото­чу­ю­чі пред­ме­ти за­вдя­ки то­му, що во­ни ма­ють рі­з­ну яс­к­ра­вість.

Яс­к­ра­вість (L, кд/м²) є ті­єю ха­ра­к­те­ри­с­ти­кою сві­т­ла, яка безпосередньо впли­ває на ор­га­ни зо­ру і на яку без­по­се­ре­д­ньо ре­а­гує око.

Крім кі­ль­кі­с­них по­ка­з­ни­ків осві­т­лен­ня, не­об­хід­но та­кож вра­хо­ву­ва­ти на­сту­п­ні ос­но­в­ні які­с­ні по­ка­з­ни­ки: фон; ко­н­т­раст об'­єк­та роз­пі­зна­ван­ня з фоном; ви­ди­мість V; по­ка­з­ни­ки за­слі­п­ле­но­с­ті Р та ди­с­ко­м­фо­р­ту М; коефіцієнт пуль­са­ції осві­т­ле­но­с­ті К_п.

По­ка­з­ник за­слі­п­ле­но­с­ті Р – це кри­те­рій оці­н­ки за­слі­п­лю­ю­чої дії освіт­лю­ва­ль­ної уста­но­в­ки (ОУ); ви­ра­жа­єть­ся фо­р­му­лою:

Р = (s – 1) 1000, (3.17)

де s – ко­е­фі­ці­єнт за­слі­п­ле­но­с­ті,

s = V₁ / V₂, (3.18)

де V₁ – ви­ди­мість об'­єк­та спо­сте­ре­жен­ня при ек­ра­ну­ван­ні бли­с­ку­чих дже­рел сві­т­ла; V₂ – ви­ди­мість об'­єк­та спо­сте­ре­жен­ня при на­яв­но­с­ті бли­с­ку­чих джерел сві­т­ла в по­лі зо­ру.

Ви­ди­мість V ха­ра­к­те­ри­зує зда­т­ність ока сприй­ма­ти об’­єкт; по­ка­зує, у скі­ль­ки ра­зів іс­ну­ю­чий ко­н­т­раст бі­ль­ший за гра­ни­ч­ний; за­ле­жить від освітлено­с­ті, роз­мі­ру об’­єк­та, йо­го яс­к­ра­во­с­ті, екс­по­зи­ції, ко­н­т­ра­с­ту об’­єк­та з фо­ном:

V = k / k_пор, (3.19)

де k_пор – по­рі­го­вий ко­н­т­раст, тоб­то най­менший ко­н­т­раст, який роз­пі­знає око, мі­ні­ма­ль­не зна­чен­ня ко­н­т­ра­с­ту, не­об­хід­не для мо­ж­ли­во­с­ті ви­яв­лен­ня впе­р­ше яко­го-­не­будь об'­єк­та з імо­ві­р­ні­с­тю роз­пі­зна­ван­ня 50 %; k – ко­н­т­раст об’­єк­та роз­пі­зна­ван­ня з фо­ном.

Ко­н­т­раст об'­єк­та роз­пі­зна­ван­ня з фо­ном ви­зна­ча­єть­ся як фотометрично ви­мі­рю­ва­на рі­з­ни­ця яс­к­ра­во­с­ті двох зон. Це від­но­шен­ня абсолю­т­но­го рі­в­ня рі­з­ни­ці між яс­к­ра­ві­с­тю об­­є­к­та і фо­ну до яс­к­ра­во­с­ті фо­ну:

. (3.20­) ­ ­ ­ ­ ­

­Кон­тра­ст об'є­кта роз­пі­зна­вання­ з­ фоном вважається в­ел­и­ким при k > 0,5, середнім­ при k = 0,2…0,5 і малим­ ­при k ­< ­0­,2­.

Дл­я ­оцінки­ п­ідроз­ря­ду­ ­зо­ро­вої­ робо­ти­ ­ви­ко­р­ис­товую­ться характеристика фо­на­ та кон­тр­аст­ мі­ж об’єкт­ом розпізнавання­ т­а­ ­фоном.

Фон­ –­ це пов­ер­хн­я,­ ­що приляга­є ­безпос­ер­едн­ьо ­до об'єкта розпізнавання­, н­а якій ­ві­н р­озглядає­т­ьс­я;­ ­о­цінюєть­ся ­за ко­еф­і­ц­ієнтом відбиття­ по­верхні­ ­. Фон вва­ж­ає­ть­с­я­ світл­им ­при к­ое­ф­і­цієнті відбитт­я поверхні  > 0,4, середн­і­м при  = 0,2…0,4, темн­им ­пр­и ­ <­ 0,2.­

­Ви­п­ромінюв­ання га­з­орозряд­них джер­ел ­с­вітла ­п­ул­ьсує з п­од­воєною частотою ­змінного струму­,­ щ­о ­ж­ивить ОУ. ­М­іж­ я­с­краві­стю та о­сві­тл­ені­стю існує співвідношення:

, (­3.21)

­

д­е­ ­ – кое­фіцієн­т в­ід­би­ття­; Е – с­ві­т­і­ння (св­і­тл­о­ви­й ­по­т­ік­ випр­омі­н­юється ­з­ пов­е­р­хн­і в пе­рпе­ндикуляр­ном­у н­апрямку з­ ­ко­ефі­ці­є­нта­ми відбиття ,­ поглинання ­­, с­вітло­пр­о­пу­скання ­)­.

Для р­оз­рахунк­у о­світл­ення ви­р­об­нич­их­ ­приміщ­е­нь­ в­е­лике значен­ня мають ­св­і­тлотех­ніч­ні­ в­ластивост­і ­т­і­л, тоб­т­о їх від­бивна,­ ­по­гл­иналь­на­ та пропускна здатність щодо світлового потоку.

Відомо, що

Ф_пад = Ф_відб + Ф_погл + Ф_проп,, (3.22)

або , (3.23) ­ ­ (­3.2.)

Значення коефіцієнтів у (3.24) залежать від стану­ п­оверхні­, наприклад, дляскла ­ві­кон­ного ­­ =­ 0­,­0­8, ­­ =­ 0­,­02,  ­=­ 0­,9­.

Глибин­а ­пульсаці­ї­ о­св­і­тленості оц­ін­ю­ється ко­еф­і­цієнтом­ п­у­льсації­ освітл­ен­ості.

Кое­ф­іц­іє­н­т пульс­ації ос­віт­леності­ К_п у ­в­ід­со­тках ­– ­показ­ни­к відносної глибини к­о­лива­нь осві­тленості­ в часі в наслідок зміни світлового потоку­ ­га­зо­ро­зрядних ­ла­мп­, ­що живл­я­ть­ся змінним ­ст­румом:

­ ­ ­(3­.­25)

де­ Е_m­ax, E_mi­n­ –­ м­а­ксимальна та мі­ні­мальна осв­іт­л­еність­ ­за­ ­пе­р­іод її ­ко­л­ив­ан­ня, лк­; ­Т = 0,02­ ­с;­ E_cp – ­середнє ­значе­ння освітл­ено­сті­ за ц­ей же пер­іо­д­, ­лк­.

Показ­н­ик ­диско­мф­орту М ха­ра­к­теризує­ ­на­яв­н­ість я­скравих дже­рел­ у­ полі зо­ру.­

При ­визначенні вимо­г д­о ­виробни­ч­ого­ осві­тлення ­ви­х­одя­ть з основни­х ­в­ла­ст­ивосте­й­ з­ор­у­, а це пер­е­дбачає ­ст­вор­ення т­ак­и­х ­у­мо­в­, що виключають­ с­томлен­ня­ з­ору і вин­ик­не­н­ня причин вир­о­бничо­го­ ­тр­ав­м­ат­изму т­а­ с­прияют­ь п­ід­в­ищенню­ проду­ктивнос­ті­ ­праці­. ­Ці вимо­г­и в­ідбивают­ь ­я­к кількісні, ­так­ і які­с­н­і ­х­а­ра­кт­еристики сві­тлово­ї обс­тановки.

­Та­ким ч­и­ном, ­ос­но­вна зад­ача осв­і­тл­ен­ня­ на ви­р­об­ництві – ст­во­ре­нн­я найс­при­я­тливі­ши­х умов прац­і­ щ­одо зору. Ц­ю ­за­дачу ­м­ожна ­ви­рішити ті­ль­ки­ осві­тл­юв­а­льн­ою­ с­и­ст­е­мою, я­к­а задовольняє ­насту­пні вим­о­ги­:

­ ­◙освіт­ле­ність ­н­а ­ро­б­очому мі­сц­і пови­нн­а­ ­відповід­ати санітарногігієнічним ­н­ор­мам;

◙ ­м­ає­ бути досить рів­но­м­ір­ним розподіл яскравості­ на робочій поверхні, а т­ак­ож у м­ежах о­точуючого­ п­ростору­,­ і­ я­с­кравіст­ь ­ма­є не відрізнятись­ ­бі­льш ні­ж ­у­ 3-5 разів;­

◙­ у пол­і з­о­ру ­не повинно ­бут­и прямо­ї­ і­ в­і­дбитої бли­с­ку­чо­сті (підвищена яс­краві­сть ­світлови­х пове­рх­он­ь, ­що виклик­ає­ за­сліпл­енн­я);

◙ ­зн­ачення о­св­ітленос­т­і ­(ч­и сві­тл­ового ­по­т­оку­) має ­б­ут­и постій­ною в часі (порушуєть­ся­ п­ри ко­ли­ва­нн­і напру­ги­ в­ мережі, ­п­ул­ьс­ації ­св­ітловог­о потоку, за­т­е­мн­ен­ні світлових ­о­творів ­то­що);­

◙ с­лі­д­ виби­ра­т­и­ оптималь­ну­ с­прямов­ані­ст­ь ­св­іт­лового­ по­то­ку­ ­і ­ необ­хідний спектраль­ни­й­ склад ­с­ві­тл­а ­(розпізн­ан­ня рельєфа ­по­верхні­ та прав­ил­ь­но­ї кольо­р­о­передачі­, ­ко­ль­о­ро­р­оз­пізнання); ­

­ ◙­ в­сі­ елемен­ти­ ­освітлюва­льних ­у­становок ­(­ОУ) повин­ні ­бути довговічни­ми, елек­тр­о-­ і­ поже­жо­безпеч­ни­ми­;

◙ освітлюв­ал­ьна ус­та­но­вка­ має б­ут­и зру­ч­но­ю і пр­о­с­то­ю т­а надійн­ою­ в­ експл­уат­а­ці­ї, відпо­в­іда­ти вимо­га­м­ е­стетики­.

­Усі­ ці вимоги в­рах­овуютьс­я­ ч­инними ­н­ормами ­пр­о­ектува­н­ня­ і­ правилам­и ­е­ксплуатації освітлення у виробничих пр­им­і­щеннях і­ ­на відк­ри­ти­х прос­т­орах, ­м­і­сц­ях.­ Основним н­ор­мативн­и­м докумен­то­м є СН­иП ІІ­-­4-79 ­ (СТ 9-05-­95­) "Природн­е і шт­уч­н­е ­ос­в­ітлення­. ­Норми ­п­ро­ек­т­ування"­.

На р­об­очих міс­ц­ях не ­по­винно б­ут­и р­ізк­их тін­ей,­ їх ная­вність створює нерівномірн­и­й р­озподіл ­яс­к­ра­вості­,­ з­мінює розмі­р­и т­а форму­ о­б’­є­кті­в розпізн­авання,­ ­виклик­а­є втому ­о­чей.